尼安德特人的肌肉AMP脱氨酶活性低于现代人类Muscle AMP deaminase activity was lower in Neandertals than in modern humans

环球医讯 / 健康研究来源:www.nature.com德国 - 英文2025-07-15 14:50:12 - 阅读时长3分钟 - 1134字
研究发现尼安德特人特有的AMPD1基因变异使其肌肉AMP脱氨酶活性较现代人类低,且该变异通过基因流传递到现代欧洲人群中,同时表明这种酶在现代人类和尼安德特人中功能性重要性降低但仍可能影响运动表现与静脉疾病风险。
尼安德特人现代人类AMPD1酶氨基酸替换酶活性降低静脉曲张运动能力肌肉性能生理功能自然选择压力减弱
尼安德特人的肌肉AMP脱氨酶活性低于现代人类

AMPD1酶在骨骼肌中表达,并参与ATP的生成。所有已知的尼安德特人基因组在AMPD1中均携带一个赖氨酸(Lysine)到异亮氨酸(Isoleucine)的替换。这一变异在非洲以外的人群中以0-8%的等位基因频率出现,并通过尼安德特人基因流引入现代人类。本文研究表明,纯化的尼安德特人AMPD1的催化活性比祖先酶低约25%,而当将其引入小鼠时,它会使肌肉提取物中的AMPD活性降低约80%。在当代欧洲人中,另一种AMPD1变体编码终止密码子,其等位基因频率为9-14%。携带此变体的杂合子个体在各种运动项目中不太可能成为顶级运动员,但其他情况下,现代人类可以很好地耐受AMPD1活性的降低。尽管在脊椎动物中高度保守,AMPD1似乎在尼安德特人和现代人类中变得功能不那么重要。

研究人员对嘌呤代谢相关酶中的氨基酸变异进行了分析,发现了尼安德特人AMPD1中的一个氨基酸替换,该替换存在于所有尼安德特人基因组中。AMPD1在骨骼肌中表达,并催化腺苷单磷酸(AMP)转化为次黄嘌呤单磷酸(IMP)和氨的反应,这是嘌呤核苷酸循环的一部分。此反应推动了肌激酶反应(2 ADP ↔ ATP + AMP)向ATP和AMP生成的方向发展,被认为对正常肌肉功能至关重要。研究团队发现,尼安德特人版本的AMPD1活性低于祖先版本,并证明一些现代人类由于基因流而携带尼安德特人版本的酶。此外,现代人类中的另一个AMPD1替换表明,AMPD1在现代人类和尼安德特人中变得不再那么关键。

实验显示,K287I替换显著降低了AMPD1的活性。在体外实验中,尼安德特人AMPD1的活性比现代版本低约25%;而在小鼠体内实验中,这一替换使肌肉提取物中的AMPD活性降低了约80%。进一步研究表明,尼安德特人AMPD1变异及现代人类中的无义突变(C34T)都与静脉曲张的风险增加有关,尽管这一关联在英国生物银行数据中未得到重复验证。此外,C34T变异还与运动能力下降相关,携带一个失活的AMPD1等位基因会将成为顶级运动员的概率降低约50%。

研究还发现,AMPD1敲除小鼠表现出体重和脂肪量的增加,以及前肢握力的相对下降。这些表型支持了AMPD1活性降低可能对肌肉性能产生负面影响的观点。不过,在普通人群中,无论是C34T还是A860T变异,均未观察到对身体组成或与运动相关的表型有显著影响。

综上所述,尽管AMPD1活性在极端条件下和顶级运动员中具有重要意义,但在当代西方社会中,该酶对正常人体生理功能的影响仅处于次要或中等水平。目前尚不清楚为何自然选择对AMPD1的选择压力减弱,这可能是由于尼安德特人较小的有效种群规模降低了选择效率,或者替代途径的出现减少了对AMPD1的依赖。


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